专利名称：尿素控失肥及其制备方法和生产装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及化肥领域，特别涉及一种尿素控失肥及其制备方法和生产装置。
背景技术：
我国是农业大国，如何提高化肥的利用率是实现农作物丰产的关键问题之一。化肥中可被植物吸收的养分大多以无机盐形式存在，这些无机盐很容易流失、挥发，正因如此，传统的化肥只有约30%被植被吸收，剩余部分均随水分流失，化肥的利用率低且易导致环境污染。为了提高化肥的利用率，缓/控释肥首先得到广泛应用，但是其价格较为昂贵，对于肥料流失率的控制也有待提高。近年来，控失肥越来越受到人们关注，控失肥是向传统的化肥中加入控失剂后制得的化肥。控失肥中添加的控失剂是一种经过物理及化学改性的天然纳米材料-凹凸棒晶，凹凸棒晶通过氢键、范德华力和粘滞力与化肥分子相互作用，形成微纳尺度的互穿网络，吸附和网捕住化肥中的氮、磷、钾等养分，达到控制养分流失，提高化肥利用率的效果，最大程度减少农业面源污染的目的。现有的控失肥主要为尿素控失肥，其是由尿素和控失剂混合后按照一定方式造粒成型后制得。尿素是最主要的氮肥，其生产装置包括顺次连接的尿素合成塔、汽提塔、尿素蒸发装置和造粒塔。利用此装置生产尿素的过程为在一定温度和压力条件下甲铵在合成塔内发生脱水反应生成尿素，含有尿素的混合物进入汽提塔分离出大部分未反应的原料， 然后再导入尿素蒸发装置中去除水和残余甲铵得到熔融态的尿素，即脲浆，其中，尿素蒸发装置还可具体包括与汽提塔相连的第一蒸发器，用于去除物料中的部分水和残余甲铵；和与第一蒸发器相连的第二蒸发器，用于去除由第一蒸发处理后的物料中的残余水分；从蒸发装置排出的脲浆送入造粒机造粒后便得到尿素。现有的尿素控失肥的制备方法通常为压力成型造粒法，即将生产出的尿素粉碎后与控失剂混合送入挤压造粒机，通过施加压力将其压紧为密实状态，得到尿素控失肥。压力成型造粒法包括模压法、挤压法和滚压法，其中挤压法应用较为广泛。压力成型造粒法造粒机理为团聚造粒，按此法得到的缓释肥松散易碎，使用不便，易随雨水流失。为了避免养分损失通常需要将压力成型后的控失肥再进行上油包覆。申请号为200710302509. 1的中国专利公开了一种控失氮肥及其制备方法，具体为将控失剂添加到氮肥中，搅拌均勻在对辊挤压造粒机上造粒，将造粒后的肥粒送入上油滚筒进行喷雾上油，上油后得到控失氮肥。因此，采用现有方法制备出的控失肥疏松易散，为了保证其不易流失还需要增加上油包覆工序，操作较为繁琐，制备成本较高。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种尿素控失肥的生产装置，采用该装置制备出的尿素控失肥密实度高。有鉴于此，本发明提供一种尿素控失肥的生产装置，包括脲浆合成装置、熔融尿素罐和造粒装置；所述熔融尿素罐的入口与脲浆合成装置的脲浆出口相连，所述熔融尿素罐内设有搅拌器，所述熔融尿素罐的出口与造粒装置相连。优选的，所述脲浆合成装置包括顺次连接的尿素合成塔、汽提塔、第一蒸发器和第二蒸发器，所述第二蒸发器的脲浆出口与熔融尿素罐相连。优选的，所述搅拌器为双层螺旋桨式搅拌器。优选的，所述造粒装置为回转带式冷凝造粒机。相应的，本发明还提供一种尿素控失肥的制备方法，包括将脲浆导入熔融尿素罐，加热所述熔融尿素罐并加入控失剂，将所述脲浆和控失剂搅拌均勻，得到控失肥脲浆；将所述控失肥脲浆送入造粒装置内冷凝造粒成型，得到尿素控失肥。优选的，所述加热温度为130°C 150°C。优选的，所述搅拌的速度为30rpm 90rpm。优选的，所述脲浆的含水量不超过Iwt %。优选的，所述造粒装置为回转带式冷凝造粒机，冷凝温度小于45°C。本发明还提供一种尿素控失肥，其密度为1. 2g/cm3 1. 4g/cm3。本发明提供一种尿素控失肥的制备方法，该方法是以尿素生产工艺中由尿素蒸发装置制备的脲浆为原料，将上述脲浆导入熔融尿素罐内在熔融状态与控失剂混合均勻，制备控失肥脲浆，然后将控失肥脲浆再送入造粒装置内冷凝造粒成型制得尿素控失肥。相对于现有的挤压造粒成型尿素控失肥，按照本发明方法生产的尿素控失肥结构较为密实，颗粒密度大，尿素控失肥表面致密，水分不易渗入，避免养分随水分流失，提高了化肥的利用率；且该尿素控失肥不易破碎，无需再进行上油包覆工序。
图1为本发明提供的尿素控失肥生产装置结构示意图；图2为尿素标准曲线。
具体实施例方式为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。本发明实施例公开了一种尿素控失肥的制备方法，包括如下步骤a)、将脲浆导入熔融尿素罐内，加热熔融尿素罐并加入控失剂，将脲浆和控失剂搅拌均勻，得到控失肥脲浆。b)、将所述控失肥脲浆送入造粒装置内冷凝造粒成型，得到尿素控失肥。由上述方案可知，本发明是以尿素生产工艺中由尿素生产装置制备的脲浆为原料，将上述脲浆导入熔融尿素罐内保持熔融状态并加入控失剂，使熔融态的脲浆与控失剂混合均勻制备控失肥脲浆，将控失肥脲浆再送入造粒装置内冷凝造粒成型便得到尿素控失肥。步骤a是制备控失肥脲浆的过程，熔融尿素罐的作用是一方面将保持脲浆为熔融态，另一方面为熔融脲浆与控失剂提供混合空间。本发明优选设置熔融罐的加热温度为130°C 150°C，更优选为133°C 136°C，具体实现方式为向熔融尿素罐夹套中通入 0. 35Mpa 0. 5Mpa的蒸汽。熔融罐内温度设置过高易增加脲浆中缩二脲的含量，降低最终产品中养分的含量。熔融脲浆与控失剂的混合工序中，优选设置搅拌速度为30rpm 90rpm，更优选为40rpm 50rpm，脲浆与控失剂的重量比优选为100 1 10，更优选为100 1 6，最优选为100 5。控失肥优选采用安徽帝元生物科技有限公司提供的 KS-E-5%控失剂。脲浆中水分含量对于尿素控失肥的性能有一定影响，脲浆中水分含量高虽然流动性好，输送方便，易与控失剂混合，但是最终制备的尿素控失肥中水分含量较高，因此还要增设增加烘干设备，并且对于颗粒状的尿素控失肥的水分很难去除。因此，本发明优选选用含水量小于Iwt %的脲浆，进而减少附加设备支出，简化操作。将脲浆熔融并与控失剂混勻后便可冷凝造粒成型，本发明优选采用回转带式冷凝造粒机，冷凝温度优选小于45°C，控失肥脲浆的冷凝造粒过程为控失肥脲浆送入回转带式冷凝造粒机的布料器，通过布料器控失肥脲浆均勻的分布于布料器下方的钢带上，钢带下方设置有连续喷淋、冷却装置，使钢带上的控失肥脲浆在移动过程中得以快速冷却和固化，得到尿素控失肥。操作人员还可通过改变、调整布料器的喷头型态生产出半圆形或条形的尿素控失肥。因此，采用回转带式冷凝造粒机操作简便，还可根据需求制备多种形态的尿素控失肥。经过冷凝造粒成型制得尿素控失肥后，本发明还优选尿素控失肥粉碎后筛选制得颗粒状的尿素控失肥，筛选粒径优选为2mm 4mm。由上述方案可知，本发明提供的制备方法是将熔融脲浆直接与控失剂混合后冷凝造粒成型，因此形成的尿素控失肥的结构较为密实，颗粒密度大，尿素控失肥表面致密，不易破碎，避免养分随雨水流失，提高了化肥的利用率；且该尿素控失肥不易破碎，无需再进行上油包覆工序，也无需添加防粘剂，使用期内不会粘连成团。并且，本发明提供的方法可直接与尿素生产相衔接，以尿素过程中制备的脲浆为原料制备，易于实现工业化大规模的生产。相应的，本发明还提供一种尿素控失肥的生产装置，图1所示为本发明提供的尿素控失肥生产装置结构示意图，该尿素控失肥生产装置包括脲浆合成装置1 ；熔融尿素罐2，其入口与脲浆合成装置1的脲浆出口相连，出口与造粒装置3相连， 熔融尿素罐内设有搅拌器21。使用时，脲浆合成装置1内的脲浆导入熔融尿素罐2，熔融尿素罐2用于将由脲浆加热使其保持熔融态，并将其与控失剂混合，造粒装置3用于将脲浆与控失剂混合后的物料冷凝造粒成型。为了使熔融脲浆与控失剂混合均勻，熔融尿素罐内2的搅拌器21优选使用双层螺旋桨式搅拌器。为了便于操作，提供品种形态多样的产品，造粒装置优选为回转带式冷凝造粒机。脲浆合成装置的脲浆出口通过泵与熔融尿素罐相连入口相连，熔融尿素罐的出口通过泵与造粒装置相连。上述装置中，脲浆合成装置1用于提供脲浆，为尿素控失肥提供原料，脲浆合成装置1可以采用本领域技术人员熟知的装置，优选采用现有尿素生产装置中的脲浆合成部分，具体为依次包括顺次连接的尿素合成塔、汽提塔和尿素蒸发装置，尿素蒸发装置的脲浆出口与熔融尿素罐2相连。脲浆进入熔融尿素罐后与控失剂混合均勻得到控失肥脲浆， 控失肥脲浆被送入造粒装置内冷凝造粒成型，得到尿素控失肥。对于上述脲浆合成装置中的蒸发装置，可以采用依次连接的第一蒸发器和第二蒸发器结构。第一蒸发器温度较低，用于去除物料中的部分水和残余甲铵，第二蒸发器温度较高，用于去除由第一蒸发处理后的物料中的残余水分。对于此种蒸发装置，可以直接将由第一蒸发器排出的脲浆导入熔融尿素罐，也可将由第二蒸发器内排出的脲浆导入熔融尿素罐。第一蒸发器排出的脲浆虽然温度低，缩二脲含量低，粘度也较低，流动性好，输送方便， 易于与控失剂混合，但是脲浆中含水量高。若直接将从第一蒸发器排出的脲浆导入熔融尿素罐，最终制备的尿素控失肥中水分含量较高，因此还要增设增加烘干设备，并且对于颗粒状的尿素控失肥的水分很难去除。而从第二蒸发器内排出的脲浆水分含量低，水分含量小于Iwt %，无需再增设烘干设备便可保证控失肥中的水分含量，因此优选是将第二蒸发器的脲浆出口与熔融尿素罐的入口相连，以降低最终产品的含水量，减少附加设备投入，节约生产成本。本发明还提供一种尿素控失肥，该尿素控失肥的密度为1. 2g/cm3 1. 4g/cm3。，其优选包括重量比为1 10 100的控失剂和尿素，控失剂和尿素的重量比更优选为1 6 100，最优选为5 100。控失剂优选为安徽帝元生物科技有限公司提供的KS-E-5%控失剂。为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的尿素控失肥制备方法和生产装置进行描述，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。以下实施例中采用的生产装置如图1所示，其中，脲浆合成装置包括顺次连接的尿素合成塔、汽提塔、第一蒸发器和第二蒸发器，第二蒸发器的脲浆出口通过脲浆泵与熔融尿素罐的入口相连。熔融尿素罐内的搅拌器为双层螺旋桨式搅拌器，造粒装置为回转带式冷凝造粒机。以下实施例使用的控失剂均由安徽帝元生物科技有限公司提供，商品牌号为 KS-E-5%。实施例11、将从第二蒸发器内排出的脲浆送入熔融尿素罐内，熔融尿素罐夹套内通入 0. 3Mpa 0. 4Mpa的蒸汽，保持熔融尿素罐内温度为134°C 136°C，向熔融尿素罐内加入控失剂，加入的控失剂与脲浆的重量比为5 100，设置熔融尿素罐内搅拌器的搅拌速度为 40rpm，得到控失肥脲浆。2、将熔融尿素罐内的控失肥脲浆送入回转带式冷凝造粒机，设置冷却水温度为 35°C，得到尿素控失肥。实施例2本实施例与实施例1的区别在于加入的控失剂与脲浆的重量比为2 100，其余工序与实施例1相同。实施例3本实施例与实施例1的区别在于加入的控失剂与脲浆的重量比为8 100，其余工序与实施例1相同。比较例1
将控失剂与尿素粉末按照5 100的重量比混合搅拌均勻，然后将混合物料在对辊挤压造粒机上造粒，得到尿素控失肥。测试实施例1 3和比较例1制备的尿素控失肥的密度和外观，测试结果列于表 1。表1实施例1 3和比较例1制备的尿素控失肥的密度测试结果
权利要求
1.一种尿素控失肥的生产装置，其特征在于，包括脲浆合成装置、熔融尿素罐和造粒装置；所述熔融尿素罐的入口与脲浆合成装置的脲浆出口相连，所述熔融尿素罐内设有搅拌器，所述熔融尿素罐的出口与造粒装置相连。
2.根据权利要求1所述的生产装置，其特征在于，所述脲浆合成装置包括顺次连接的 尿素合成塔、汽提塔、第一蒸发器和第二蒸发器，所述第二蒸发器的脲浆出口与熔融尿素罐相连。
3.根据权利要求1所述的生产装置，其特征在于，所述搅拌器为双层螺旋桨式搅拌器。
4.根据权利要求1所述的生产装置，其特征在于，所述造粒装置为回转带式冷凝造粒机。
5.一种尿素控失肥的制备方法，其特征在于，包括将脲浆导入熔融尿素罐，加热所述熔融尿素罐并加入控失剂，将所述脲浆和控失剂搅拌均勻，得到控失肥脲浆；将所述控失肥脲浆送入造粒装置内冷凝造粒成型，得到尿素控失肥。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述加热温度为130°C 150°C。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述搅拌的速度为30rpm 90rpm。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述脲浆的含水量不超过lwt%。
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述造粒装置为回转带式冷凝造粒机，冷凝温度小于45°C。
10.一种尿素控失肥，其特征在于，密度为1. 2g/cm3 1. 4g/cm3。
全文摘要
本发明提供一种尿素控失肥的生产装置，包括脲浆合成装置、熔融尿素罐和造粒装置；所述熔融尿素罐的入口与脲浆合成装置的脲浆出口相连，所述熔融尿素罐内设有搅拌器，所述熔融尿素罐的出口与造粒装置相连。本发明还提供一种尿素控失肥的制备方法和一种密度为1.2g/cm3～1.4g/cm3的尿素控失肥。按照本发明方法生产的尿素控失肥结构较为密实，颗粒密度大，尿素控失肥表面致密，水分不易渗入，避免养分随水分流失，提高了化肥的利用率；且该尿素控失肥不易破碎，无需再进行上油包覆工序。
文档编号C05C9/00GK102249742SQ201110117028
公开日2011年11月23日 申请日期2011年5月6日 优先权日2011年5月6日
发明者叶郭刚, 赵彧 申请人:安徽帝元生物科技有限公司